高考专题复习：第9讲 光合作用与能量转化（必修1 分子与细胞）(共62张PPT)

(共62张PPT)
第9讲　光合作用与能量转化
2.2.3　说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和
水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能
一、捕获光能的色素和结构
(一)绿叶中色素的提取和分离
1．实验原理
提取 绿叶中的色素能够溶解在_________________中，而不溶于水，可用_________提取色素
分离 不同的色素在层析液中_______不同，溶解度高的随层析液在滤纸上扩散得快，反之则慢，从而使各种色素相互分离
有机溶剂无水乙醇
无水乙醇
溶解度
2．实验步骤
(1)提取色素
①研磨
②过滤：用___________过滤→收集滤液。
操作图解 添加物质 作用
无水乙醇 _________
二氧化硅 _________
碳酸钙 防止研磨过程中_____被破坏
溶解色素
研磨充分
色素
单层尼龙布
(2)分离色素——________法
主要操作 操作要点 操作目的
制备滤纸条 一端剪去两角 保证色素在滤纸上扩散均匀、整齐
画滤液 细线 用毛细吸管吸取少量滤液，沿铅笔线均匀地画一条细线 滤液细线要________，使各色素扩散的起点相同
待滤液干后，再重画一到两次 使滤液细线上有较多的色素
层析 层析液不能触及__________，否则色素会溶解在层析液中，而不会沿滤纸条向上扩散
纸层析
细、直
滤液细线
3.实验结果及分析
实验 结果 滤纸条上呈现四条颜色、宽度不同的色素带
结果 分析 ①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素；
②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多；
③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明色素溶解度越高
(二)绿叶中的色素及其吸收光谱
1．叶绿体中的色素只吸收________，而对红外光和紫外光等不吸收。
2．叶绿素a和叶绿素b主要吸收______________，胡萝卜素和叶黄素主要吸收________。这4种色素吸收的光波长有差别，但是都可以用于光合作用。
可见光
蓝紫光和红光
蓝紫光
(三)叶绿体的结构适于进行光合作用
1．叶绿体的模式图
模式图
结构 ①叶绿体膜：双层膜；②基质：含有与_______有关的酶；③基粒：由_______堆叠而成，分布有______和与光反应有关的酶
功能 进行光合作用的场所
暗反应
类囊体
色素
2.恩格尔曼的实验
(1)结论：直接证明了叶绿体能吸收光能用于______________。
(2)实验方法的巧妙之处
①巧选实验材料：选择水绵和好氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋带状分布，便于观察；用好氧细菌可以确定释放_____的部位。
②妙法排除干扰因素：没有空气的黑暗环境排除了氧气和光的干扰。
③巧妙设计对照实验：a.用极细的光束照射，叶绿体上可分为______和______的部位，相当于一组对照实验；b.临时装片暴露在光下的实验再一次验证实验结果；c.照射不同色光进行对照，直观地证明了叶绿体吸收的光谱有差别。
光合作用放氧
氧气
有光照
无光照
二、光合作用的原理和应用
1．探索光合作用原理的部分实验(连线)
图中：①_________，②_____，③________，④____，⑤________。
NADPH
2C3
ADP＋Pi
O2
(CH2O)
(3)光反应与暗反应的比较
类囊体薄膜
叶绿体基质
不需要光
NADPH
(CH2O)＋C5
(CH2O)
3.光合作用强度的表示方法
(1)定义表示法：植物在单位时间内通过光合作用制造_____的数量。
(2)其他表示方法
①单位时间内通过光合作用消耗的_____的量。
②单位时间内通过光合作用产生的____的量。
(3)研究意义：直接关系农作物的产量。
糖类
CO2
O2
4．探究环境因素对光合作用强度的影响
(1)实验原理
①利用抽气法排除叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。
②通过_________________调节光照强度。
③光合作用的过程中产生O2的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内_____________________来比较光合作用强度。
(2)实验结论：在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而____。
光源与烧杯的距离
圆形小叶片上浮的数量
增强
5．影响光合作用的环境因素
光照 强度 直接影响光反应的速率，光反应产生______________的数量多少会影响暗反应的速率
温度 影响光合作用过程，特别是影响_____________________，从而影响光合速率
CO2 浓度 是______的原料，CO2浓度高低直接影响光合速率
矿质 元素 直接或间接影响光合作用。例如镁是_______的组成成分，氮对酶的含量有影响，磷是ATP的组成成分
NADPH和ATP
暗反应中酶的催化效率
暗反应
叶绿素
一、判断正误——从微点上澄清概念
1．弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。 (2021·湖南卷)( )
提示：当光合作用强度小于或等于呼吸作用强度时，植物虽然进行了光合作用，但是没有O2的释放。
2．植物细胞产生的O2只能来自光合作用。 (2021·山东卷)( )
提示：植物细胞内的H2O2可在过氧化氢酶的作用下分解释放O2。
3．类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。 (2020·天津卷)( )
提示：类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中。
×
×
×
4．光反应阶段中水在光下分解需ATP水解提供能量。 (2019·天津卷)( )
提示：光反应阶段中水在光下分解，需要光能，不需要ATP供能。
5．研磨时加入CaCO3过量会破坏叶绿素。 ( )
提示：研磨时加入碳酸钙是为了保护叶绿素，防止研磨中色素被破坏。
6．光反应在叶绿体类囊体上进行。在适宜条件下，向类囊体悬液中加入氧化还原指示剂DCIP，照光后DCIP由蓝色逐渐变为无色。该反应过程中会产生氧气。 ( )
×
×
√
二、分析作答——从关联思维上理解概念
1．(必修1 P99“4.分离绿叶中的色素”分析)分离绿叶中的色素时，滤纸条上的滤液细线一定不能接触层析液的原因是什么？
提示：防止滤液细线上的色素溶解在层析液中，而不能在滤纸上扩散。
2．(必修1 P102“思考·讨论”延伸思考)希尔反应实验中为什么要加入铁盐或其他氧化剂？该实验能不能完全说明光合作用释放的氧气全部来自水中的氧？
提示：水分解后产生的H＋需要有受体才能使反应持续进行。该实验中虽然没有CO2，但是无法排除是不是其他含氧化合物的氧转移后生成了氧气。
3．(必修1 P104正文拓展)光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物，可能的实验思路是什么？
提示：不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物。
微课题(一)　绿叶中的色素的提取和分离分析
[系统深化知能]
1．实验中的异常现象分析
异常现象 原因分析
收集到的滤液绿色过浅 ①未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分；②使用放置数天的菠菜叶，滤液色素(叶绿素)太少；③一次加入大量的无水乙醇，提取浓度太低(正确做法：分次加入少量无水乙醇)；④未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏
滤纸条色素带重叠 ①滤液细线不直；②滤液细线过粗
滤纸条无色素带 ①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，且时间较长，色素全部溶解到层析液中
2．实验注意事项及原因分析
过程 注意事项 操作目的
提取色素 选材 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高
实验 试剂 研磨时加无水乙醇 溶解色素
加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护色素
实验 操作 迅速、充分研磨 防止乙醇过度挥发
盛放滤液的试管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素 制备滤纸条 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散
画滤液 细线 滤液细线要直、细、齐 使分离出的色素带平整不重叠
滤液细线干燥后再画一到两次 使分离出的色素带清晰分明
分离滤液中色素 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中
3．影响叶绿素合成的环境因素分析
光照 是影响叶绿素合成的主要条件，一般植物在黑暗中不能合成叶绿素，因而叶片发黄
温度 温度可影响与叶绿素合成有关的酶的活性，进而影响叶绿素的合成
必需 元素 叶绿素中含N、Mg等必需元素，缺乏N、Mg将导致叶绿素无法合成，叶片变黄
[题点考法全训]
1．下列有关光合色素的提取与分离的叙述，正确的是 (　 )
A．提取色素需要用层析液
B．用新鲜菠菜叶片提取到的滤液可以进行光反应
C．提取液呈绿色是由于含有叶绿素
D．随提取液扩散最快的胡萝卜素位于滤纸最上方
解析：提取色素需要用无水乙醇，A错误；光反应需要在叶绿体的类囊体薄膜上进行，用新鲜菠菜叶提取到的滤液含有光合色素，但是没有膜结构及光合作用相关酶，不能进行光反应，B错误；提取液呈绿色是由于叶片中叶绿素含量高于类胡萝卜素，C错误；胡萝卜素在层析液中溶解度最高，随层析液在滤纸上扩散最快，位于滤纸最上方，D正确。
答案：D　
2．下列对提取光合色素进行纸层析分离实验中各种现象的解释，正确的是(　 )
A．未见色素带，说明材料可能为黄化叶片
B．色素始终在滤纸上，是因为色素不溶于层析液
C．胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在层析液中的溶解度最低
D．提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多
解析：若材料黄化则色素带下边两条(蓝绿色和黄绿色)较浅，纸层析时未见色素带可能是滤液细线没及层析液，A错误；色素始终在滤纸上是因为滤液细线没有没及层析液，而且色素能溶于层析液，B错误；色素在层析液中的溶解度越高在滤纸上扩散得越快，胡萝卜素处于滤纸最前方，是因为其在层析液中的溶解度最高，扩散速度最快，C错误；叶绿素a呈蓝绿色，叶绿素b呈黄绿色，胡萝卜素呈橙黄色、叶黄素呈黄色，因此提取液呈绿色是由于含有叶绿素a和叶绿素b较多，D正确。
答案：D　
3．如图是新鲜绿叶的四种色素在滤纸上分离的情况，以下说法正确的是 (　 )
A．提取色素时加入碳酸钙是为了使研磨更加充分
B．收获水稻时，叶片中色素量变为(甲＋乙)＜(丙＋丁)
C．四种色素都能溶解在层析液中，乙色素的溶解度最大
D．在四种色素中，色素丙和色素丁主要吸收紫外光
解析：提取色素时加入碳酸钙是为了防止研磨中色素被破坏，A错误；水稻在收获时节，叶片呈黄色，叶绿素含量降低，呈现出类胡萝卜素的颜色，所以叶片中色素量的变化是(甲＋乙)＜(丙＋丁)，B正确；四种色素都能溶解在层析液中，丁色素的溶解度最大，因为它在滤纸上扩散的最快，C错误；四种色素中，丙和丁是类胡萝卜素，主要吸收蓝紫光，甲和乙是叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光，D错误。
答案：B
[易错提醒]　与植物色素有关的几个易错点分析
(1)可进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体(如蓝细菌等)，但是都含有光合色素。
(2)叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大，对其他波段的光并非不吸收，只是吸收量较少。
(3)植物叶片呈现绿色的原因是叶片中的色素对绿光的吸收少，绿光被反射出来。
(4)植物的液泡中含有的色素不参与光合作用。
(5)利用纸层析法分离色素时，如果滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带，可能是忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。　　
微课题(二)　光合作用的原理和应用分析
[系统深化知能]
1．光合作用反应式及元素去向
元素 转化过程和去向
O
C 14CO2―→(14CH2O)
H H2O―→NADPH―→(CH2O)
2.光合作用过程中物质和能量变化
(1)物质和能量变化的图解
(2)环境条件改变影响光合作用过程分析
①CO2供应不变，光照强度突然发生变化
光照 C3含量变化 C5含量变化
减弱 Ⅰ过程减弱→NADPH和ATP合成减少→Ⅲ过程减弱、Ⅱ过程暂时不变→C3消耗减少、合成暂时不变→C3含量增加 Ⅰ过程减弱→NADPH和ATP合成减少→Ⅲ过程减弱、Ⅱ过程暂时不变→C5消耗暂时不变、合成减少→C5含量减少
增强 与上述分析相反，结果是C3含量减少，C5含量增加 ②光照强度不变，CO2供应突然发生变化
CO2供应 C3含量变化 C5含量变化
减少 Ⅱ过程减弱、Ⅲ过程暂时不变→C3合成减少、消耗暂时不变→C3含量减少 Ⅱ过程减弱、Ⅲ过程暂时不变→C5消耗减少、合成暂时不变→C5含量增加
增加 与上述分析相反，结果是C3含量增加，C5含量减少 [情境迁移用活]
甲醛的化学式是CH2O。在19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。
[问题设计]
(1)这种假说虽然能解释原子的去向，但后来科学家发现这种假说不能成立。你知道为什么吗？
提示：后来科学家发现，甲醛对植物体有毒害作用，而且甲醛不能通过光合作用合成糖。
(2)CO2和H2O在光合作用中是参与的同一个化学反应吗？为什么？
提示：不是。H2O是在光反应阶段被分解成O2和H＋，而CO2是在暗反应第一阶段被C5固定生成C3。
(3)如果14CO2研究光合作用中合成的中间产物有哪些，应该怎样完成实验？(只要求写思路)
提示：光合作用开始后在不同时间段停止反应(比如用高温、超强辐射等)，然后检测不同阶段出现带放射性的化合物，即可得知中间产物的种类。
[解题思维建模]
[典例]　在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是 (　 )
A．红光，ATP下降 B．红光，未被还原的C3上升
C．绿光，NADPH下降 D．绿光，C5上升
[解析]　叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，而对绿光吸收最少，因此当突然改用光照强度与白光相同的红光照射时，光反应增强，ATP、NADPH、C5含量上升，ADP、C3含量减少；当突然改用光照强度与白光相同的绿光照射时，光反应减弱，ATP、NADPH、C5含量减少，ADP、C3含量增多。
[答案]　C
内化思维模型
光合作用过程中物质“此消彼长”的曲线模型
光照强度和CO2浓度的变化，直接影响光反应和暗反应中物质相对含量的变化，进而影响光合作用产物的量。其变化规律模型直观刻画如下：
[题点考法全训]
1．用一定浓度的NaHSO3溶液喷洒到小麦的叶片上，短期内检测到叶绿体中C3的含量下降，C5的含量上升。NaHSO3溶液的作用可能是 (　 )
A．促进叶绿体中CO2的固定
B．抑制叶绿体中C3的还原
C．抑制叶绿体中NADPH的形成
D．促进叶绿体中ATP的合成
解析：若NaHSO3溶液可促进叶绿体中CO2的固定，则CO2被C5固定形成的C3含量增加，则消耗的C5增加，故叶绿体中C5的含量将减少，C3的含量将增加，A错误；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中C3的还原，则C3被还原生成的C5减少，消耗的C3减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故叶绿体中C5的含量将减少，C3的含量将增加，B错误；若NaHSO3溶液抑制叶绿体中NADPH的形成，则被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故叶绿体中C3的含量将增加，C5的含量将减少，C错误；若NaHSO3溶液促进叶绿体中ATP的合成，则被还原的C3增多，消耗的C3增加，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故叶绿体中C3的含量将减少，C5的含量将增加，D正确。
答案：D　
2．如图为绿色植物光合作用过程示意图(物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示，图中a～g为物质，①～⑥为反应过程)。下列判断错误的是 (　 )
A．图中e物质为还原型辅酶Ⅱ
B．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
C．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能储存在c中
D．在g物质供应充足时，突然停止光照，C3的含量将迅速下降
解析：图中e物质为还原型辅酶Ⅱ，即NADPH，A正确；图中①表示水分的吸收，③表示水的光解，B正确；图中a物质为光合色素，主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能储存在c(ATP)中，C正确；在CO2供应充足时，突然停止光照，光反应产生的ATP和NADPH减少，C3的消耗量减少，而生成量不变，故短时间内，C3的含量将迅速上升，D错误。
答案：D　
微课题(三)　影响光合作用因素的模型分析
[系统深化知能]
(一)自身因素
1．植物自身的遗传特性(如植物品种不同)
以阴生植物、阳生植物为例，如图所示
2．植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
(二)环境因素
1．CO2浓度
2．光照强度
3．温度
4．水分和矿质元素
5．多因子变量对光合作用影响的分析与应用
常见曲线模型
曲线分析 P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高
Q点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为各曲线所表示的因子(图1为温度，图2为CO2浓度，图3为光照强度)
应用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率
[情境迁移用活]
为了研究某种水草的光补偿点(植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等时的光照强度)，科研人员设计了下图装置所示的实验。试管中放入相同的水草和等量的0.5%BTB溶液(BTB溶液是酸碱指示剂，偏碱性时呈蓝色，弱酸性时呈黄色)。
[问题设计]
(1)该实验的自变量是什么？判断依据是什么？
提示：光照强度。试管与荧光灯的距离不同，光照强度不同。
(2)一段时间后，距离荧光灯60 cm处的3号试管无颜色变化。怎么解释这种现象？
提示：距离荧光灯60 cm处的光照强度为该水草的光补偿点(或植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等)。
(3)根据上述3号试管的结果，预期2号、5号试管内的颜色变化并说明理由。
提示： 黄色、蓝色；2号试管距离较远，光照强度弱，光合速率小于呼吸速率，产生的CO2使溶液呈酸性而变黄色，而5号试管由于距离较近，光照强度大，光合作用强度大于呼吸作用强度，消耗CO2，溶液呈碱性而变蓝色。
(4)实验中用荧光灯比白炽灯(白炽灯会发热而荧光灯不会)更好，原因是什么？
提示：避免温度对光合作用的影响。
[解题思维建模]
[典例]　科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图。请据图判断，下列叙述错误的是 (　 )
A．光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同
B．光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度的不同
C．光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高
D．光照强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高
[解析]　光照强度为a时，影响曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度的温度、光照强度相同，而CO2浓度不同，A正确；光照强度为b时，影响曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度的CO2浓度和光照强度相同，而温度不同，B正确；在光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ都未达到光饱和点，光合作用强度随光照强度升高而升高，C正确；光照强度在a～c之间时，曲线Ⅲ已达到光饱和点，随光照强度增加，光合作用强度不再增加，D错误。
[答案]　D
内化思维模型
多因素对光合作用影响的曲线分析方法
解答多因素影响的光合作用曲线题时，找出曲线的限制因素是关键。具体方法是对纵坐标或横坐标画垂线或者只看某一条曲线的变化，将多因素转变为单一因素，从而确定限制因素。当曲线上标有条件时，说明因变量受横坐标和曲线上条件的共同影响。若题干中描述了曲线的获得前提，如最适温度下测得，则应该考虑温度以外的影响因素。
[题点考法全训]
1.红松和人参均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图。下列叙述正确的是 (　 )
A．若土壤中镁的含量减少，一段时间后人参的a点右移
B．光照强度在b点之后，限制红松P/R值增大的主要外界
因素是CO2浓度
C．光照强度为c时，红松和人参的净光合速率相等
D．光照强度为a时，每日光照12小时，一昼夜后人参干重不变，红松干重减少
解析：若土壤中镁的含量减少，人参合成叶绿素减少，达到光补偿点需要的光照强度变大，故一段时间后人参的a点右移，A正确。光照强度在b点之后，限制红松P/R值增大的主要外界因素仍然是光照强度，在d点之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2浓度，B错误。阴生植物的呼吸速率比阳生植物的呼吸速率更低，光照强度为c时，二者的P/R值相同，但呼吸速率不一定相等，故红松和人参的净光合速率不一定相等，C错误。光照强度为a时，对于人参而言，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少；红松的光合速率与呼吸速率的比值(P/R)小于1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少，D错误。
答案：A　
2．某研究小组进行了探究环境因素对某植物光合作用影响的实验，实验结果如图所示。下列分析正确的是 (　 )
A．图中CO2浓度1大于CO2浓度2，若将CO2浓度
改为温度，则此关系也成立
B．若e点为正常植物的光饱和点，则缺镁植物的
e点会右移
C．图中c、d两点相比，d点植物叶肉细胞中C5的含量要高一些
D．a点植物叶肉细胞中参与C3还原的NADPH和ATP比c点要多
解析：图中CO2浓度1大于CO2浓度2，若将CO2浓度改为温度，则此关系不一定成立，随温度的升高，酶活性可能上升也可能下降，A错误；若e点为正常植物的光饱和点，缺镁植物的光合速率下降，e点会左移，B错误；图中c、d两点相比，d点CO2浓度较低，CO2的固定较慢，植物叶肉细胞中C5的含量相对较高，C正确；a点光照强度较低，光反应较慢，植物叶肉细胞中参与C3还原的NADPH和ATP比c点要少，D错误。
答案：C　
3.玉米叶肉细胞中存在“CO2泵”，使其在较低的CO2浓度下
进行光合作用，而花生缺乏类似的“CO2泵”。如图为玉米
和花生在不同胞间CO2浓度下的光合速率情况。请回答下列
相关问题：
(1)炎热的夏季中午，叶片气孔开度会下降，光合原料之一的__________减少，导致花生光合速率明显下降；而此时玉米光合速率反而有所升高，原因是___________________________________________________________________。
(2)如果在玉米叶肉细胞中注入某种抑制剂降低“CO2泵”的活性，则短时间内相关光合细胞中ATP含量呈__________(填“上升”“下降”或“不变”)趋势，原因是_______________________________________________________。
(3)若要比较图中两条曲线的交点对应的玉米和花生向外界释放O2速率的关系，还应知道的数据是__________________________。
(4)由图可知，随胞间CO2浓度的升高，玉米的光合速率不再变化而花生光合速率逐渐上升。从暗反应酶的角度分析，原因是________________________
_______________________________________________________________。
解析：(1)中午时，光照增强，温度过高，叶片气孔开放程度下降，CO2进入叶肉细胞受阻，故CO2减少，导致花生光合速率降低；而玉米内有“CO2泵”，在进入植物内的CO2减少的情况下，仍可以维持细胞内较高的CO2浓度；并且此时光照增强，促进光合作用加强。(2)当注入抑制剂后，卡尔文循环(或暗反应、或C3的还原)受阻，ATP的消耗降低，而光反应产生ATP不受影响，故ATP的含量呈上升趋势。(3)图中交点时两种植物的实际光合速率相等，要想植物向外界释放O2的速率，即两种植物的净光合速率，还需知道两种植物的呼吸速率。(4)随着胞间CO2浓度的升高，玉米的光合速率不再变化而花生的光合速率仍然逐渐上升，这是因为花生暗反应的相关的酶活性(数量)比玉米高(多)，能固定更多的CO2。
答案：(1)CO2　玉米内有“CO2泵”，细胞间隙CO2低浓度条件下仍能维持胞内较高的CO2浓度；此时光照强度增强，促进光合作用加强　(2)上升　C3的还原过程受阻，ATP的消耗较低，而光反应短时间内仍产生ATP(光反应短时间内产生ATP不受影响)　(3)玉米和花生的呼吸速率　(4)花生暗反应酶的活性比玉米的高
[典例]　(2021·广东高考)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a示意图)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图b)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是 (　 )
A．t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)
B．t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
[解析]　由图分析可知，在正常光照下，t2的叶绿体相对受光面积低于t1，即二者光合速率相同时，t2所需的光照强度高于t1，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)，但t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)，A、B正确；通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确；由题干信息可知，该题研究的是三者光合速率差异与叶绿体在细胞中分布位置的关系，根据题干信息无法得出三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大，D错误。
[答案]　D
[追根溯源]　 高考“源于教材，高于教材”
(1)(教材必修1 P101正文)叶绿体内的各种色素和酶是“叶绿体捕获光能，进行光合作用的结构基础”。从例题题干信息可以看出，尽管三者叶绿素含量及其他性状基本一致，但由于叶绿体分布不同导致其受光面积不同，捕获光能的能力就有了明显差异。
(2)(教材必修1 P105“探究·实践”)“探究环境因素对光合作用强度的影响”，根据该实验出现的规律，构造最常见的曲线模型之一如右图：
由三者相对受光面积不同就可以转化为不同光照强度的
影响，根据该模型即可对选项A、B和D做出准确判断。
[升维训练]
1．请结合典例回答下列问题。
(1)根据题图分析这三种拟南芥叶绿素含量基本一致的可能原因是什么？
提示：它们含有的叶绿体数量相同。
(2)如果实际光合作用过程中考虑到叶绿体的运动，三者的光饱和点比例题图示推导出的会有什么变化？请说明推理过程。
提示：在非过强光照条件下，叶绿体偏向能接受更多光照的方向移动。WT和t2叶绿体相对受光面积会明显增加，光饱和点明显降低；t1叶绿体相对受光面积已接近90%，变化不会太明显，光饱和点基本不变或略有降低。
2．烟草是我国重要的经济作物，下图表示正常植株随光照强度变化其净光合速率的变化曲线，光胁迫时(光照强度过高)烟草细胞内产生活性氧破坏类囊体薄膜导致光合速率降低。种植过程若感染烟草花叶病毒，农民收成会降低，下表表示感染烟草花叶病毒后叶绿素含量变化情况。下列说法错误的是 (　 )
A．图中c点对应条件下，限制烟草光合速率进一步提高的因素主要是光照强度
B．正常株与感病株光合速率的差异在d点光照强度下较b点光照强度下明显
C．提高感病株的光照强度可能导致其色素含量进一步降低
D．感病株与正常株相比，b点将左移
植株类型 叶绿素a含量/(mg/g) 叶绿素b含量/(mg/g)
正常株 2.108 0.818
感病株 1.543 0.604
解析：题图中的c点之后，增加光照强度，净光合速率继续提高，说明c点时限制净光合速率的因素是光照强度，A正确；b点光照强度下限制光合速率的因素主要是光照强度，d点光照强度下限制光合速率的因素是除光照强度以外的其他因素，如叶绿素含量，感病株叶绿素含量比正常株低，故二者光合速率的差异在d点光照强度下较b点光照强度下明显，B正确；感病株的叶绿素a含量低，又由题干可知，提高光照强度，会出现光胁迫现象使类囊体薄膜被破坏，导致色素含量进一步降低，C正确；感病株叶绿素含量低，需要更强光照才能达到光合速率和呼吸速率相等，所以b点右移，D错误。
答案：D　
3．为了选择适宜栽种的作物品种，研究人员在相同的条件下分别测定了3个品种S1、S2、S3的光补偿点和光饱和点，结果如图1和图2。请回答以下问题：
(1)植物光合作用的反应式：______________________________________。
(2)最适宜在果树林下套种的品种是________，最适应较高光强的品种是________。
(3)增加环境中CO2浓度后，测得S2的光饱和点显著提高，但S3的光饱和点却没有显著改变，原因可能是在超过原光饱和点的光强下，S2的光反应产生了过剩的________________，而S3在光饱和点时可能________(填序号)。
①光反应已基本饱和　②暗反应已基本饱和　③光、暗反应都已基本饱和
1．光合作用在植物细胞的叶绿体中进行(蓝细菌没有叶绿体也能进行光合作用)。
2．叶绿体类囊体的薄膜上有捕获光能的色素，在类囊体薄膜上和叶绿体基质中有许多进行光合作用所必需的酶。
3．叶绿素a和叶绿素b主要吸收蓝紫光和红光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光。
4．光合作用的过程分为光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段发生在类囊体薄膜上，将光能转化为储存在ATP中的化学能；暗反应阶段发生在叶绿体基质中，将ATP中的化学能转化为储存在糖类等有机物中的化学能。